CN101120472A - 模块化燃料电池堆组件 - Google Patents

Abstract

一种模块化多堆燃料电池组件，其中燃料电池堆位于密闭结构内，并且其中气体分配器设置在所述结构中并将接收的燃料和氧化剂气体分配到所述堆以及接收来自所述堆的燃料和氧化剂废气以便实现所需气流分布和通过所述堆的气体压差。气体分配器相对于所述堆居中和对称地布置，从而它自身促进了所需气流分布和压差的实现。

Description

模块化燃料电池堆组件

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，尤其涉及多堆燃料电池系统。

背景技术

在建造燃料电池系统中，燃料电池传统上一个堆叠在另一个上以形成燃料电池堆。电池的数目确定堆的额定功率，为了向系统提供更高的额定功率，利用许多个燃料电池堆并且燃料电池堆的输出组合以提供预期的功率输出。

在一种多堆燃料电池系统中，已经提出通过形成模块化多堆燃料电池组件来模块化系统，每个所述组件包含容纳在壳体内的多个燃料电池堆。在为高温燃料电池堆，尤其为碳酸盐燃料电池堆开发的这种设计的系统中，矩形或盒状的密闭结构用作壳体并且堆沿着结构的长度成直线布置。结构内的每个堆具有用于接收操作堆所需的燃料和氧化剂气体的入口歧管和用于从堆输出废燃料和氧化剂气体的出口歧管。

密闭结构包括燃料和氧化剂气体入口以用于通过管系或管道与堆的各个燃料和氧化剂气体入口歧管连通。所述结构也具有燃料和氧化剂气体出口以用于通过管系与氧化剂和燃料气体出口歧管连通。燃料入口沿着所述结构的长度成直线布置并且集管(header)将燃料输送到每个端口。类似类型的布置用于氧化剂气体入口。燃料和氧化剂气体出口也与各个集管连通以用于运载来自模块组件的废气。

为了保证合适的均匀流动分布和通过堆的所需压差，流动挡板设在将燃料和氧化剂气体入口连接到各自堆入口歧管的管系或管道中。壳体内的每个堆和管系也被隔绝以将堆与密闭结构绝热。

密闭结构的冷盒状设计需要密闭结构内部以及外部的热膨胀接头以最小化横跨燃料和氧化剂密封件的压差。也提供氮气以清除从燃料电池到壳体中的任何微小泄漏。

尽管以上类型的模块化多堆燃料电池组件实现了预期效果，但是管系和挡板要求使每个组件复杂而昂贵。绝热要求也是苛刻的，从而进一步增加了每个组件的成本。另外，氮气净化的需要增加了另一气流，从而增加了过程控制要求。这些因素导致设计者寻找不太复杂和成本较低的设计选择。

发明内容

所以，本发明的目标是提供一种改进的模块化多堆燃料电池组件。

本发明的进一步目标是提供一种模块化多堆燃料电池组件，其中以更简单和更具有成本效率的方式实现堆间流动分布和压差要求。

本发明的又一目标是提供一种模块化多堆燃料电池组件，其中输入和输出端口要求和管系要求显著减少。

本发明的进一步目标是提供一种模块化多堆燃料电池组件，其中使组件绝热的方式被改进。

本发明的进一步目标是提供一种模块化多堆燃料电池组件，其中组件的壳体和进出壳体的连接被简化。

本发明的又一附加目标是提供一种以上类型的模块化多堆燃料电池组件，其消除了氮气净化的使用，最小化绝热并且减小了管系和关联膨胀接头。

根据本发明的原理，在一种模块化多堆燃料电池组件中实现了以上和其他目标，其中燃料电池堆位于密闭结构内并且其中气体分配器设在所述结构中，将接收的燃料和氧化剂气体分配到所述堆并且接收来自所述堆的燃料废气，从而实现所需气流分布和通过所述堆的气体压差。优选地，气体分配器相对于所述堆居中和对称地布置，从而它自身促进了理想的均匀气流分布和低压差的实现。

在本发明的进一步方面中，密闭结构充当用于所述堆的氧化剂气体输入歧管并且每个堆的端板用于将燃料耦联到来自所述堆的废燃料和氧化剂气体。本发明的附加方面包括使密闭结构的内表面的部分上的组件绝热以缓解使所述堆和流动分布管系绝热的需要，从而由围绕所述堆的上壳体和由上壳体接合并且支撑所述堆的基部元件形成密闭结构，每个入口和出口燃料以及氧化剂气体端口使用单一端口并且为这些端口中的每一个配置具有阶梯状过渡部的外壁。

在下文将要公开的本发明的实施方式中，上壳体包括优选为准球形的头部和从所述头部延伸的主体，所述主体优选为圆形或卵形加压容器。基部元件又包括容纳基架的基板，所述基架支撑燃料电池堆，所述燃料电池堆数目为四并且被定位成具有两组相对的堆。这允许气体分配器位于所述堆的中心并且相对于所述堆对称地布置。每个所述堆在三个面上具有歧管，一个入口歧管用于燃料气体，两个出口歧管分别用于燃料废气和氧化剂废气。上壳体自身充当用于每个堆的第四面的氧化剂气体入口歧管。

气体分配器具有三个连续部分。一个部分接收燃料并且将它分配给耦联到每个堆的第一端板的管系。其他部分通过分别耦联到每个堆的第二端板和第一端板的管系接收氧化剂废气和燃料废气。

用于密闭结构的绝热体设在上壳体内壁上并且包括多个层。绝热体的每个层被分段成相邻部分。所述分段邻接的位置在层与层之间是偏移的。夹子和销布置用于将层固定在一起并固定到壳体的内壁。薄片金属内衬用在绝热体上以防止与氧化剂气体直接接触。

为了紧凑度和易于安装，壳体壁中的阶梯状入口和出口燃料以及氧化剂气体端口成直线布置在壳体的一侧上。

附图的简要说明

在结合附图阅读以下具体描述的基础上将更显而易见本发明的以上和其他特征和方面，其中：

图1显示了根据本发明的原理的模块化多堆燃料电池组件和气流分配器，其中密闭结构的上壳体就位；

图2显示了图1的模块化多堆燃料电池组件，其中上密闭结构被去除；

图3显示了图1的组件的俯视图，其中密闭容器的上壳体被去除；

图4显示了图1的组件的密闭结构的横截面图；

图5显示了图1的燃料电池组件的密闭结构的下支撑基部元件的俯视图；

图6显示了图1的组件的密闭结构的等轴横截面；

图7显示了图1的气流分配器的正视图；

图8-10显示了图1的燃料电池组件和气流分配器的各种平面图；

图11示出了气流分配器的等轴视图，其中示出了氧化剂废气内部挡板；

图12显示了带有实心端板的传统燃料电池堆组件；

图13、14和15A-15D显示了图1的燃料电池组件的堆，其描绘了所述堆的中空贯穿端板的细节；和

图16-19显示了用于图1的燃料电池组件的密闭结构中的绝热体的细节。

具体实施方式

图1-11显示了根据本发明的原理的模块多堆燃料组件1的各种视图。组件1包括多个类似的燃料电池堆，它们被显示成相对的堆2和3以及相对的堆4和5。为了允许观察组件1的其它部件，堆2和5未在图2中描绘，但是可以在图3和图8-10中看到。

堆2-5均沿竖直方向在高度方向延伸并且支撑在密闭结构6的基部部分7上。密闭结构也包括围绕并密闭燃料电池堆的上壳体8(在图1中示出)。气流分配器9相对于壳体8中的堆居中定位，该气流分配器充当用于将燃料和氧化剂分配进出燃料电池堆的单元。

更特别地，参考图2，分配器9包括氧化剂废气部分11，燃料入口部分12，和燃料废气部分13，所有部分沿竖直方向对准。另外，分配器9包括管系或管道以用于耦联进出分配部分的各个燃料或氧化剂组分。具体而言，如图2和8中所示，管道14、15、16和17将来自各个堆2、4、3和5的氧化剂废气耦联到氧化剂废气部分11。管道18、19、21和22又将来自燃料入口部分12的燃料分别耦联到堆4、5、3和2，如图9中所示，并且管道23、24、25和26将来自堆4、5、3和2的燃料废气分别耦联到燃料废气部分13，如图10中所示。

分配器还包括另外的管道27、28和29，如图2和7中所示。参考后两个图和图1，运载来自部分11的氧化剂废气的管道27连接到上壳体8中的氧化剂气体排放端口31。接收来自上壳体8中的燃料入口32的燃料的管道28连接到部分12。运载来自部分13的燃料废气的管道29又连接到上壳体中的燃料气体排放端口33。

在所示的情况下，每个燃料电池堆2-5是高温燃料电池堆，例如象熔融碳酸燃料电池堆。

根据本发明，包括部分11-13以及管道18、19和21-29的分配器9适于自身促进所需均匀气流和通过堆2-5的所需均匀压差。在所示的情况下，这通过相对于所述堆对称和居中地布置分配器9而得以实现。

具体而言，燃料入口管道28和燃料分布部分12共同地用于所有堆，并且等长管道18、19、21和22用于将来自分布部分12的燃料运载到各个堆。类似地，等长管道14-17将来自堆的氧化剂废气耦联到公共的氧化剂废气分布部分11，气体从所述部分通过公共的管道27离开。类似地，等长管道23-26将来自堆的燃料废气运载到公共的燃料废气分布部分13，该气体从所述部分通过公共的管道29离开。

为了保证到燃料电池堆2-5的均匀氧化剂气流和压降，废气分配部分11在内部装配有管道27的连续部分10，如图11中所示。如图所示，连续部分是部分圆柱形，特别是半圆柱形。

因而，使用该配置用于分配器9，使得燃料的流动分布和氧化剂的流动分布两者更均匀。也使得通过堆的气体的压差更均匀。所以，通过使用分配器9显著减少了提供该均匀性对附加部件的需要。与流动分布关联的总能量损失也被最小化。

燃料电池堆2-5的端板组件也导致了氧化剂和燃料的流动分布的均匀性。这些端板组件包含不同于传统燃料电池堆的实心端板设计的中空贯穿设计。更特别地，图12显示了带有实心上下端板121和122的传统燃料电池堆120。歧管123将供应气体耦联到堆120的燃料电池120A并且歧管124耦联来自燃料电池的废气。具有上下压缩板125A的压缩组件125将堆的电池保持就位。延伸通过压缩板并且连接到端板的上下端子126和127允许耦合来自堆的电能。

图12的传统堆120由于不对称歧管连接而不能提供均匀流动，这部分地由于实心端板导致。由于这些端板，堆120还需要附加电加热器。

与之相比，本发明的每个燃料电池堆2-5包括上下端板组件601和701。图13、14和15A-15D显示了用于堆2的这些组件。构造与堆2相同的堆3-5具有类似的端部组件。如下面将要论述的，端板组件601和701允许燃料容易地通过等长管道18、19、21和22耦联到堆，并且进一步允许同样容易地分别通过等长管道14-17和等长管道23-26耦联来自堆的氧化剂废气和燃料废气。

参考图13和14，堆2具有与氧化剂气流关联的相对的第一和第二面101和102以及与燃料气流关联的相对的第三和第四面103和104。堆2进一步具有分别邻接堆面102、103和104的第一、第二和第三歧管202、203和204。保持组件(未显示)将这些歧管保持靠在堆面上并且具有压缩板402的压缩组件401压缩上下端板601和701以将堆的电池2A保持就位。延伸通过压缩板402的上下端子501和502允许获得来自堆的电输出。

图15A-15B显示了上端板组件601的进一步细节。如图所示，端板组件601在组件的面602上具有入口区域603。组件的该面由来自各个堆的各个氧化剂废气出口歧管202的氧化剂废气覆盖并且接收所述废气。端板组件601进一步包括或限定延伸通过组件到达出口区域606的通道604。出口区域606布置在组件的另一个面605上，在所示的情况下，所述另一个面是与组件的面602相对的后一个面。出口区域606又与分配器9的管道14耦联，所述管道14运载来自各个堆的氧化剂废气。组件601的端面602的边缘形成容纳歧管202的密封件的密封区域。如果需要，可以使用凹式几何形状延伸这些密封区域以进一步适应在长期操作期间发生的尺寸变化。

而且，在所示的情况下，立柱607分布在端板组件601的内部并且在组件的上下面608和609之间延伸。立柱607提供端板组件的机械强度以及面608和609之间的电接触。端板组件因而提供固定到组件的面608的堆端子501和堆的电池之间的电接触，所述电池与组件的面609电接触。

在图13和15A-15B中所示的端板组件601的形式中，组件被配置成中空主体，如图所示的中空矩形主体。面602和605又由主体的相对侧壁限定，通道604由主体的内部空间限定，并且面608和609由主体的相对的上下壁限定。

端板组件601的总热质由于中空构造而减小。组件的贯穿几何形状允许过程气体为组件提供热，因而消除了需要独立的电加热器和相关寄生功率。产生的端板组件在热响应中更接近燃料电池堆的其余部分。总重量和成本被减小，同时燃料电池堆可用的净电输出增加。

在图14和15C-15D中详细显示了下端板组件701。如图所示，该端板组件具有第一面702，该面包括适于耦联到分配器9的管道的入口区域703，所述管道将燃料输送到各个堆。该面还包括出口区域704，该出口区域适于耦联到分配器9的运载来自堆的燃料废气的管道。端板组件701进一步限定第一通道705，所述通道705与入口区域703耦联并且将输送到入口区域的燃料运载到第二面706。端板组件的该面被各个堆的燃料入口歧管覆盖。具有入口区域708的端板组件的第三面707被堆的燃料废气出口歧管覆盖。端板组件701附加地限定另外的通道709，所述通道709将入口区域708耦联到出口区域704。

端板组件701在其内部还包括连接在端板组件的相对面712和713之间的立柱711。与端板组件601的立柱607类似，这些立柱提供了组件的机械强度以及面712和713之间的电接触。该接触又提供与固定到面713的堆端子502的电接触。

在图15C-15D所示的情况下，端板组件701也采用中空主体的形式，特别地采用矩形中空主体的形式。面702由中空主体的第一侧壁限定，面706和707由主体的相对的第二和第三侧壁限定，通道705由延伸通过主体内部的管限定，通道709由主体的内部限定，并且表面712和713由主体的相对的上下壁限定。

如上文所述可以理解，利用以上面的方式配置的每个堆的端板组件601和701，氧化剂和燃料专门通过端板组件被耦联进出所述堆。流动连接可以来自侧面、顶面或底面。将参考图13和14描述通过堆2的氧化剂和燃料的流动。通过其他堆的流动是类似的。

具体而言，通过氧化剂气体入口34进入上壳体8的氧化剂气体由充当氧化剂气体入口歧管的上壳体输送到堆2的面101。该面具有用于堆的燃料电池2A的氧化剂流动通道的入口。然后氧化剂流过燃料电池的这些通道并且氧化剂废气在堆2的相对面102离开这些通道。邻接该堆面的歧管202然后将氧化剂废气运载到具有端板组件601的入口区域603的面602。氧化剂废气然后经由通道604输送通过组件到达出口区域606。该区域耦联到分配器9的管道14(参见图8)，所述管道14将气体运载到分配器的氧化剂废气部分11。氧化剂废气然后通过管道27离开部分11并且通过出口31离开上壳体。

在另一方面，燃料通过燃料入口32进入上壳体并且通过管道28耦联到分配部分12(参见图9)。分配部分12将燃料传递到管道22，该管道22耦联到下端板组件701的入口区域703(参见图14)。燃料从入口区域通过通道705，所述通道705将燃料沉淀在燃料气体入口歧管203中。燃料然后通过堆2的燃料电池2A并且燃料废气进入燃料气体出口歧管204。该歧管将燃料废气耦联到具有端板组件701的入口区域708的面707。燃料废气从入口区域708通过端板组件的通道709，从而到达出口区域704。

气体离开出口区域704进入分配器9的管道26(参见图10)并且被运载到分配器的燃料废气部分13。废气通过管道29离开该部分并且通过废气出口33离开壳体。

可以理解，使用端板组件601和701，仅仅在端板组件进行与堆2-5的气流连接而在歧管处不进行连接。该布置将歧管与堆在机械上分离，导致更佳机械设计以用于长期操作。而且，与更强端板的机械连接比那些传统上与薄壁堆歧管的机械连接更坚固。

图4和6分别显示了图1的模块化多堆燃料电池组件的密闭结构6的正视图和横截面图。如上所述，密闭结构6包括支撑上壳体8的基部部分7。

在所示的情况下，上壳体8具有圆柱形壳或容器体8A和准球形盖或顶部8B。这允许盖8B使用薄层结构，同时仍然能够适应上壳体的加压环境。可选地，盖8B可以被成形为具有平配置以适应堆的更高高度和实现更紧凑的布局。

氧化剂气体入口34、氧化剂废气出口31、燃料入口32和燃料废气出口33沿着容器体8A上的共同竖直线定位。在图4和6的视图中可见，端口31-34均采用带有阶梯状过渡部的喷嘴的形式。因而端口34具有阶梯状过渡部34A，端口31具有阶梯状过渡部31A，端口32和33具有阶梯状过渡部32A和33A。这些过渡部允许各个喷嘴适应容器体8A的膨胀，同时仍然保持与连接到喷嘴的管系的有效连接。这避免了需要使用风箱式或其他类型的膨胀接头来保持这些连接，由此节省空间和减少成本。如下所述阶梯状过渡部也有助于使喷嘴绝热。

更特别地，如图4中所示，由阶梯状过渡部限定的区域的体积可以填充圆柱形绝热层。这可以在图19中更详细地看到，图19以放大比例显示了带有阶梯状过渡部34A的喷嘴34。可以看出，圆柱形绝热层901、902和903充满了由阶梯状过渡部34A限定的区域的体积。通过喷嘴耦联的管系因而可以与容器体8A的表面绝热以便将容器体的外表面保持在比上壳体所限定的内部空间低得多的温度下。

在图5中详细地可见，密闭结构6的底部7包括容器支撑环41和结构基部42。环41由结构钢制成，容器体8A和结构基部42分别连接到所述结构钢。结构基部42包括堆支撑梁43和44。所述梁以栅格图案被布置，并且四个梁44的组形成用于每个堆2-5的矩形支撑架45。梁43又被布置成彼此相交并且支撑在它们的交叉区域处的气体分配器9。梁43也与矩形支撑架的内角交叉。梁43适于安装到组件1用于其中的设施的底板上并且为组件提供主要结构支撑。

参考图16，为了使容器体8A下方的环41内的区域41A与容器体8内由堆2-5所生成的热绝热，底部7进一步包括绝热底板46(参见图16)，该绝热底板46覆盖开口并且也由环41支撑。底板具有堆2-5的下端通过其中的开口，从而每个堆的压缩板可以抵靠在相应支撑架45的梁44上。绝热体46下方的空间因而可以用于容纳堆的压缩组件的部件。另外，将与堆一起使用的所有电部件可以容纳在该绝热区域以及进入组件1的所有其他穿透区域例如电穿透区域中。底板46也具有用于所收集的通过内部冷凝产生的水的排水通道。

除了将底部7的区域41A与上壳体8内的绝热之外，容器体8A和顶盖8B均被绝热，从而上壳体的外表面也与壳体内的热绝热。更特别地，如图4、17、17A、18和19所示，容器体和顶盖的内壁带有类似的绝热组件47和48。

可以看出，组件47和48均包括由细网状不锈钢形成的冷凝集聚层49。该层邻接壳体的内壁并且集聚壁上的任何湿气，从而允许湿气冷凝并且滴下以从壳体的内部被除去。由疏水材料例如多微孔硅构成的下一层50紧跟着层49。绝热层51然后紧跟着层50并且不锈钢内衬52紧跟着绝热层51。

如图17A中所示，绝热层51均包括绝热分段51A，所述分段彼此邻接以形成层。连续层的分段进一步彼此交错或偏移。在图18和19中可见，销53通过组件47和48的层并且通过焊接连接到壳体的内表面。夹子54用于将分段47和48固定到销53。尽管可以提供夹子54以将层的每个分段固定到销，为了减小由销-夹子构造携带的热损失量，可以通过允许层中的分段由外层的重叠夹持分段固定而减小销的数目。

使用如上述构造的组件47和48，防止了在上壳体8中生成的热到达壳体的外表面。因而壳体内部中大约1200的温度(这是在燃料堆2-5是熔融碳酸盐燃料堆的情况下典型的温度)可以在壳体的外壁被减小到大约100。

如先前所述和如图19中所示，上壳体中喷嘴的绝热阶梯状过渡部也有助于上壳体的外表面保持在该低温。该绝热体使运载进出壳体的热氧化剂和燃料的管系绝热以免于受到热气体影响，由此将壳体的外表面温度保持在低温。

在所有情况下应当理解，上述布置仅仅是代表本发明的应用的许多可能的具体实施方式的示例。根据本发明的原理可以容易地设计许多和各种其他布置而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (69)

1.一种模块化多堆燃料电池组件包括：

多个燃料电池堆；

和布置在所述燃料电池堆中心的气体分配器，所述气体分配器将接收的燃料分配到每个所述燃料电池堆并且接收来自每个所述燃料电池堆的燃料废气和氧化剂废气。

2.根据权利要求1所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述气体分配器相对于所述燃料电池堆对称地布置。

3.根据权利要求2所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述气体分配器包括第一、第二和第三部分，所述第一部分用于将接收的燃料分配到每个所述燃料电池堆，所述第二部分用于接收来自每个所述燃料电池堆的燃料废气，所述第三部分用于接收来自每个所述燃料电池堆的氧化剂废气。

4.根据权利要求3所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述气体分配器进一步包括：从所述气体分配器的所述第一部分到每个所述多堆燃料电池组件具有相同的第一预定长度的第一管系；从所述气体分配器的所述第二部分到每个所述多堆燃料电池组件具有相同的第二预定长度的第二管系；和从所述气体分配器的所述第三部分到每个所述多堆燃料电池组件具有相同的第三预定长度的第三管系。

5.根据权利要求4所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述模块化多堆燃料电池组件进一步包括密闭结构；并且

所述气体分配器进一步包括：从所述第一部分到所述密闭结构的氧化剂气体出口的第一管道；从所述第二部分到所述密闭结构的燃料气体出口的第二管道；和从所述第三部分到所述密闭结构的燃料气体入口的第三管道。

6.根据权利要求5所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述气体分配器的所述第一、第二和第三部分在竖直方向上对准；

所述氧化剂气体出口、所述燃料气体出口和所述燃料气体入口在竖直方向上对准；并且

所述第一、第二和第三管道在竖直方向上对准。

7.根据权利要求5所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述第一管道具有延伸到所述第一部分中的部分。

8.根据权利要求7所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述第一管道的所述部分具有部分圆柱形形状。

9.根据权利要求1所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

密闭所述燃料电池堆的密闭结构，所述密闭结构具有在预定位置中支撑燃料电池堆的基部部分和接合基部元件并且封闭燃料电池堆的壳体。

10.根据权利要求9所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述壳体包括准球形的顶盖和作为加压容器的主体。

11.根据权利要求9所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述基部部分包括：支撑环，其具有支撑所述壳体的上部和下部；和结构基部，其连接到所述支撑环的所述底部并且支撑所述燃料电池堆。

12.根据权利要求11所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述基部部分进一步包括底板，所述底板在所述环的所述上部的范围上延伸并且使所述上部下方的所述环内的空间与所述壳体的内部绝热。

13.根据权利要求12所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

在所述上部和所述下部之间的所述环的部分包括用于穿透到所述壳体中的区域。

14.根据权利要求13所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

在所述上部和所述下部之间的所述环的部分包括用于器械、电控制和过程控制穿透到所述壳体中的所有区域。

15.根据权利要求12所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述底板具有开孔，以用于所述结构基部所支撑的所述燃料电池堆从中通过。

16.根据权利要求15所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述结构基部包括形成栅格图案的多个梁，所述栅格图案限定用于每个所述燃料电池堆的支撑架。

17.根据权利要求16所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述底板具有开孔以用于所述气体分配器通过；

并且所述栅格图案限定中心区域以用于为所述气体分配器提供支撑。

18.根据权利要求17所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述栅格图案所限定的支撑架相对于所述栅格图案所限定的中心区域对称地定位。

19.根据权利要求9所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

每个所述堆具有分别用于接收燃料气体和排出燃料废气的第一和第二相对面、分别用于接收氧化剂气体和排出氧化剂废气的第三和第四相对面、以及邻接所述第一、第二和第四面的第一、第二和第三歧管；并且

所述密闭结构充当接收氧化剂气体的每个所述燃料电池堆的歧管。

20.根据权利要求19所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

每个所述燃料电池堆包括第一和第二端板；

并且所述气体分配器通过燃料电池的端板将燃料分配到每个所述燃料电池堆并且接收来自每个所述燃料电池堆的燃料和氧化剂废气。

21.根据权利要求9所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

布置在所述壳体的内壁上的绝热体。

22.根据权利要求21所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述绝热体包括多个绝热层，每个所述绝热层包括邻接分段，每个绝热层的分段邻接的位置在层与层之间是偏移的。

23.根据权利要求22所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

销和夹子，其用于将所述绝热层联接在一起并且联接到所述壳体的内壁。

24.根据权利要求22所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

冷凝集聚层，其后紧跟着位于所述绝热体和所述壳体的内壁之间的疏水层。

25.根据权利要求22所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

布置在离所述壳体的所述内壁最远的所述绝热体的表面上的不锈钢内衬。

26.根据权利要求9所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述壳体包括用于接收管系的多个端口，每个所述端口具有阶梯状构造。

27.根据权利要求26所述的模块化多堆燃料电池组件，进一步包括：

布置在所述端口的内部区域的部分内的绝热体。

28.根据权利要求26所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述多个端口包括分别用于接收燃料和氧化剂气体的第一和第二端口，以及分别用于排放燃料和氧化剂废气的第三和第四端口。

29.根据权利要求28所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述端口沿着第一方向排列。

30.根据权利要求29所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述气体分配器包括第一、第二和第三部分，所述第一部分用于将接收的燃料分配到每个所述燃料电池堆，所述第二部分用于接收来自每个所述燃料电池堆的燃料废气，所述第三部分用于接收来自每个所述燃料电池堆的氧化剂废气；并且

所述分配器的所述第一、第二和第三部分沿着第二方向排列。

31.根据权利要求30所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述第二方向平行于所述第一方向。

32.根据权利要求31所述的模块化多堆燃料电池组件，其中：

所述第一和第二方向沿竖直方向。

33.一种用于燃料电池堆的端板组件，所述燃料电池堆被提供有氧化剂气体和燃料并且生成燃料废气和氧化剂废气，所述端板组件具有适于接收废气的入口区域、出口区域和连接所述入口区域的通道，所述通道适于将在所述入口区域处接收的废气从所述入口区域运载到所述出口区域。

34.根据权利要求33所述的端板组件，其中：

所述端板组件包括中空主体，所述中空主体具有上下壁和连接上下壁的多个侧壁。

35.根据权利要求34所述的端板组件，其中：

所述入口区域在所述中空主体的第一侧壁中，所述出口区域在所述中空主体的第二侧壁中，并且所述通道由所述主体的内部限定。

36.根据权利要求34所述的端板组件，其中：

所述中空主体的所述第一侧壁适于接合所述燃料电池堆的歧管的密封件。

37.根据权利要求35所述的端板组件，进一步包括：

支撑元件，其连接所述中空主体的所述上下壁以用于使所述端板组件的强度增强。

38.根据权利要求37所述的端板组件，其中：

所述支撑元件进一步被配置成控制废气流过所述通道。

39.根据权利要求37所述的端板组件，其中：

所述支撑元件是立柱。

40.根据权利要求37所述的端板组件，其中：

接收的废气是氧化剂废气。

41.根据权利要求40所述的端板组件，进一步包括：

固定到所述上壁的端子，其适于充当所述堆的电输出端子。

42.根据权利要求41所述的端板组件，其中：

所述中空主体的所述第一和第二侧壁彼此相对。

43.根据权利要求42所述的端板组件，其中：

所述中空主体具有矩形形状。

44.根据权利要求35所述的端板组件，其中：

所述废气是燃料废气。

45.根据权利要求44所述的端板组件，其中：

所述端板组件具有适于接收燃料的另外的入口区域、另外的出口区域和连接所述另外的入口区域和另外的出口区域的另外的通道，所述另外的通道适于将在所述另外的入口区域处接收的燃料从所述另外的入口区域运载到所述另外的出口区域。

46.根据权利要求45所述的端板组件，其中：

所述另外的入口区域在所述中空主体的所述第二侧壁中，并且所述另外的出口在所述中空主体的第三侧壁中。

47.根据权利要求46所述的端板组件，进一步包括：

固定到所述下壁的端子，其适于充当所述堆的电输出端子。

48.根据权利要求47所述的端板组件，其中：

所述中空主体的第一和第三侧壁彼此相对。

49.根据权利要求48所述的端板组件，其中：

所述中空主体具有矩形形状。

50.一种用于密闭燃料电池堆的密闭结构，所述密闭结构具有用于在预定位置中支撑燃料电池堆的基部部分和接合基部元件以用于密闭燃料电池堆的壳体，所述基部部分包括具有支撑所述壳体的上部和下部的支撑环、连接到所述支撑环的所述下部的支撑所述燃料电池堆的结构基部和底板，所述底板在所述环的所述上部的范围上延伸并且使所述上部下方的所述环内的空间与所述壳体的内部绝热。

51.根据权利要求50所述的密闭结构，其中：

所述壳体包括准球形的顶盖和作为加压容器的主体。

52.根据权利要求51所述的密闭结构，其中：

在所述上部和所述下部之间的所述环的部分包括用于穿透到所述壳体中的区域。

53.根据权利要求52所述的密闭结构，其中：

在所述上部和所述下部之间的所述环的部分包括用于电控制穿透到所述壳体中的所有区域。

54.根据权利要求50所述的密闭结构，其中：

所述底板具有开孔，以用于所述燃料电池堆从中通过，从而被所述结构基部所支撑。

55.根据权利要求54所述的密闭结构，其中：

所述底板具有用于所收集的由内部冷凝形成的水通过的排水通道。

56.根据权利要求50所述的密闭结构，其中：

所述结构基部包括形成栅格图案的多个梁，所述栅格图案限定用于每个所述燃料电池堆的支撑架。

57.根据权利要求54所述的密闭结构，其中：

所述底板具有开孔以用于气体分配器通过；

并且所述栅格图案限定中心区域以用于为所述气体分配器提供支撑。

58.根据权利要求57所述的密闭结构，其中：

所述栅格图案所限定的支撑架相对于所述栅格图案所限定的中心区域对称地定位。

59.一种用于密闭燃料电池堆的密闭结构，所述密闭结构具有用于在预定位置中支撑燃料电池堆的基部部分、接合基部元件以用于密闭燃料电池堆的壳体和布置在所述壳体内壁上的绝热体。

60.根据权利要求59所述的密闭结构，其中：

所述绝热体包括多个绝热层，每个所述绝热层包括邻接分段，每个绝热层的分段邻接的位置在层与层之间是偏移的。

61.根据权利要求60所述的密闭结构，进一步包括：

销和夹子，其用于将所述绝热层联接在一起并且联接至所述壳体的内壁。

62.根据权利要求60所述的密闭结构，进一步包括：

冷凝集聚层，其后紧跟着位于所述绝热体和所述壳体内壁之间的疏水层。

63.根据权利要求62所述的密闭结构，进一步包括：

布置在离所述壳体的所述内壁最远的所述绝热体的表面上的不锈钢内衬。

64.一种燃料电池组件，包括：

布置成堆的多个燃料电池；

邻接所述堆的末端处的燃料电池的端板组件，所述端板组件具有适于接收来自所述堆的废气的入口区域、出口区域和连接所述入口区域和出口区域的通道，所述通道适于将在所述入口区域处接收的所述废气从所述入口区域运载到所述出口区域。

65.根据权利要求64所述的燃料电池堆，进一步包括：

邻接与所述末端相对的所述堆的另外的末端处的燃料电池的另外的端板组件，所述另外的端板组件具有适于接收来自所述堆的另外的废气的另外的入口区域、另外的出口区域和连接所述另外的入口区域和另外的出口区域的另外的通道，所述另外的通道适于将在所述另外的入口区域处接收的所述另外的废气从所述另外的入口区域运载到所述另外的出口区域。

66.根据权利要求65所述的燃料电池堆，其中：

所述废气是氧化剂废气并且所述另外的废气是燃料废气。

67.根据权利要求66所述的燃料电池堆，其中：

所述另外的端板组件具有适于接收燃料的另一入口区域、另一出口和连接所述另一入口区域和另一出口区域的另一通道，所述另一通道适于将在所述另一入口区域处接收的燃料从所述另一入口区域运载到所述另一出口区域。

68.根据权利要求67所述的燃料电池堆，其中：

所述堆具有分别用于接收燃料气体和用于排出燃料废气的第一和第二相对面，以及分别用于接收氧化剂气体和用于排出氧化剂废气的第三和第四相对面，

并且所述燃料电池堆组件进一步包括：邻接所述第一、第二和第四面的第一、第二和第三歧管；并且

其中所述第三歧管与所述端板组件的所述入口区域连通，所述第一歧管与所述另外的端板组件的所述另一出口区域连通，并且所述第二歧管与所述另外的歧管组件的另外的入口区域连通。

69.根据权利要求68所述的燃料电池堆，其中：

所述第三歧管与所述端板组件的所述入口区域重叠，所述第一歧管与所述另外的端板组件所述另一出口区域重叠，并且所述第二歧管与所述另外的歧管组件的另外的入口区域重叠。

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